[发明专利]一种工业机器人六维刚度误差补偿系统及其补偿方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人六维刚度误差补偿系统及其补偿方法，系统包括负载测量装置和激光跟踪仪；负载测量装置固定在工业机器人的末端，包括转接板、六维力传感器、X轴加载装置、Y轴加载装置、Z轴加载装置和靶球；转接板与工业机器人的末端法兰盘固定连接；六维力传感器固定在转接板上；X轴加载装置前端固定在六维力传感器上；Y轴加载装置设置在X轴加载装置上；Z轴加载装置设置在Y轴加载装置上；Y轴加载装置和Z轴加载装置均具有砝码，砝码可设置在其长度方向上的任意位置处；靶球固定设置在转接板上；激光跟踪仪位于在工业机器人的后侧，可测量靶球的空间位置。本发明具有结构简单、可有效提高定位精度等优点。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种工业机器人参数标定技术，尤其涉及一种基于变运动学参数的工业机器人的六维刚度误差补偿系统及其补偿方法。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，工业机器人逐渐向高端制造领域扩展，如航空航天工业的制孔/铆接、风电叶片打磨等。而这些应用领域对工业机器人的精度要求也越来越高。研究表明工业机器人的绝对定位误差主要分为几何参数误差和非几何参数误差，其中几何参数误差约占总误差的80％以上，此类误差能够通过几何参数标定技术实现高精度补偿，但几何参数标定技术均是在固定负载下进行，无法适用于负载情况，更无法适用于负载多变的高端制造业。

工业机器人的非几何参数误差中由各伺服电机、传动系统的柔顺性以及连杆的材料属性所导致的柔性误差，约占总误差的10％。研究表明在几何参数误差补偿的基础上，经过机器人关节刚度标定能够改善机器人对于变负载的精度可靠性。目前工业机器人关节刚度模型主要考虑关节旋转轴向的刚度参数，而忽略其他维度的刚度参数，当机器人末端负载较大时，仍可能导致较大的定位误差，并且尚无六维刚度误差的补偿方法。目前主要是采用机器人静载荷方法辨识工业机器人刚度参数，但负载施加系统通常较为复杂，甚至限制机器人的工作空间，无法实现较大工作空间的数据测量，测量数据无法充分反映工业机器人的刚度变化，这将导致工业机器人刚度参数辨识精度不高，直接影响工业机器人精度性能。

因此，亟待提出一种用于多维度的工业机器人刚度误差标定工具及多维刚度误差补偿方法，能够较好地提高工业机器人的绝对定位精度，并使得机器人适用于变负载任务。

发明内容

本发明提供一种基于变运动学参数的工业机器人的六维刚度误差补偿系统及其补偿方法，该方法能够实现工业机器人刚度参数的高精度辨识，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种工业机器人六维刚度误差补偿系统，包括负载测量装置和激光跟踪仪；负载测量装置固定在工业机器人的末端，包括转接板、六维力传感器、X轴加载装置、Y轴加载装置、Z轴加载装置和靶球；转接板与工业机器人的末端法兰盘固定连接；六维力传感器固定在转接板上；X轴加载装置为沿前后方向设置的条状件，前端固定在六维力传感器上，与六维力传感器同心连接；Y轴加载装置为沿左右方向设置的条状件，设置在X轴加载装置上，且Y轴加载装置长度方向上的任意位置可设置在X轴加载装置长度方向上的任意位置上；Z轴加载装置为沿上下方向设置的条状件，设置在Y轴加载装置上，且Z轴加载装置长度方向上的任意位置可设置在Y轴加载装置长度方向上的任意位置上；Y轴加载装置和Z轴加载装置均具有砝码，砝码可设置在其长度方向上的任意位置处；靶球固定设置在转接板上；激光跟踪仪位于在工业机器人的后侧，可测量靶球的空间位置。

进一步，本发明提供一种工业机器人六维刚度误差补偿系统，还可以具有这样的特征：其中，X轴加载装置上具有若干个沿其长度方向分布的环状凹槽，Y轴加载装置可卡在任意一个凹槽中。